Hidróxido de magnésio (Mg(OH)₂)é cada vez mais amplamente utilizado como retardador de chama inorgânico ecologicamente correto em polímeros como polipropileno, polietileno e náilon. No entanto, sua uniformidade de dispersão na matriz plástica afeta diretamente a eficiência retardadora de chama, as propriedades mecânicas e a estabilidade de processamento do material compósito. Este artigo explora sistematicamente soluções profissionais para aumentar a dispersibilidade do hidróxido de magnésio do ponto de vista da compatibilidade da interface, mecanismo de aglomeração e cinética de processamento.
Partículas de hidróxido de magnésio têm alta polaridade superficial e forte hidrofilicidade, mas baixa compatibilidade com polímeros hidrofóbicos e são propensas à aglomeração secundária devido às forças de van der Waals. Os agregados não apenas se tornam pontos de defeito de tensão, mas também prejudicam a eficiência da liberação de gás retardador de chama, levando a uma diminuição no índice de oxigênio do sistema. A essência de melhorar a dispersão reside na redução da energia de interação entre as partículas, melhorando a ligação da interface entre as partículas e a matriz e utilizando a força de cisalhamento de processamento para alcançar a desintegração e agregação de agregados.
Usar amino silano (como KH-550) ou mercapto silano para tratar hidróxido de magnésio pode formar uma camada hidrofóbica em sua superfície. Após a hidrólise do silano, o Si-OH condensa-se com grupos hidroxila superficiais de Mg (OH) ₂ para formar ligações covalentes Si-O-Mg, reduzindo significativamente a energia superficial. A pesquisa mostrou que quando a taxa de enxerto excede 60%, o tamanho da dispersão do hidróxido de magnésio no PP pode ser reduzido de> 10μm para 1-2μm.
Ácidos graxos como ácido esteárico e ácido oleico podem sofrer adsorção química com a superfície do hidróxido de magnésio através de grupos carboxila, e longas cadeias de carbono fornecem impedimento estérico. Um método mais avançado é usar agentes de acoplamento de éster de titânio e alumínio, cuja estrutura molecular pode combinar-se simultaneamente com fases inorgânicas e orgânicas e formar uma monocamada orgânica na superfície das partículas para melhorar a fluidez do fundido.
Por polimerização in situ ou reação de enxerto, cadeias poliméricas semelhantes ou compatíveis com a resina da matriz (como poliacrilato, poliolefina enxertada com anidrido maleico) são introduzidas na superfície do hidróxido de magnésio. Este método pode construir uma "camada de interface flexível" para aliviar o estresse da interface causado por diferenças nos coeficientes de expansão térmica.
Usando uma extrusora de parafuso duplo co-rotativa, um campo de cisalhamento de alta resistência é construído combinando blocos de amassamento, discos dentados e outros componentes. A otimização da configuração do parafuso permite que o material passe por vários ciclos de redistribuição do cisalhamento por compressão. Adicionar um misturador estático antes do molde pode eliminar ainda mais a irregularidade da temperatura de fusão e da vazão.
Adicione algunshidróxido de magnésioda porta de alimentação lateral para evitar a mistura com a resina de uma só vez, o que pode resultar em energia de cisalhamento insuficiente. Usando um dispositivo de extrusão ultrassônico tipo disco de moagem e utilizando o efeito de cavitação para quebrar agregados, o tamanho da fase dispersa pode ser reduzido em mais de 30%.
O hidróxido de magnésio começa a se decompor acima de 340°C, portanto a temperatura de processamento deve estar abaixo desse limite, mas acima da temperatura de fusão completa da resina. Para o sistema PP, recomenda-se definir a temperatura do cilindro em seções de 180-200-190°C (cabeçote da matriz) para evitar que a temperatura excessiva cause o desprendimento do modificador de superfície.
A adição de 0,2-0,8% de dispersante de polímero (como copolímero em bloco de polietilenoglicol e polipropilenoglicol) pode reduzir a viscosidade do fundido e promover umedecimento das partículas. Os polímeros hiper-ramificados exibem um obstáculo estérico significativo devido à sua estrutura tridimensional esférica, impedindo a reagregação.
Carregar um pouco de hidróxido de magnésio em nanosílica porosa ou nanotubos de carbono para formar uma estrutura de "núcleo-casca" ou "ilha marítima" pode mudar seu método de empilhamento e formar uma rede de distribuição mais uniforme na matriz.
Ao combinar com sinérgicos como borato de zinco e silicatos em camadas, deve-se prestar atenção à correspondência entre a densidade e o tamanho de partícula de cada componente. O processo de pré-dispersão da partícula mãe deve ser utilizado para evitar a separação de fases causada por diferenças de densidade.
·Quantificação de dispersão: imagens SEM combinadas com o software ImageJ para calcular o tamanho médio ponderado de partícula por área; Observação TEM da espessura da camada de interface.
·Caracterização reológica: Na varredura dinâmica de frequência, a inclinação do módulo de armazenamento (G ') na faixa de baixa frequência pode refletir a estrutura da rede de enchimento; O aparecimento de um único semicírculo no gráfico de Cole Cole indica boa dispersão.
·Análise de correlação de desempenho: O Índice Limitante de Oxigênio (LOI) está positivamente correlacionado com a dimensão fractal da seção tensionada; A temperatura de queima do fio quente (GWT) está diretamente relacionada à uniformidade de dispersão.
Melhorando a dispersibilidade dehidróxido de magnésioem plásticos é um projeto sistemático que requer consideração de três dimensões: modificação termodinâmica de superfície, controle de reologia de processamento e co-projeto de formulação. A tendência futura é desenvolver aditivos multifuncionais reativos para obter modificação e dispersão simultânea da superfície durante o processamento. Através das estratégias abrangentes acima, a taxa de retenção mecânica e a eficiência retardadora de chama dos plásticos retardadores de chama de hidróxido de magnésio podem ser significativamente melhoradas, promovendo a aplicação de materiais retardadores de chama sem halogênio em campos de alto desempenho.
